使用 Go 的简单 MQTT 应用程序

物联网设备有望改变我们与周围世界互动的方式。支持物联网的设备广泛应用于汽车、农业和许多其他行业。从所有这些设备检索数据不需要付出巨大的努力，这也不需要 mqtt。

mqtt 是物联网消息传递的标准。它的开发始于 90 年代末，并且有一个已被许多人采用的正式规范。 mqtt 提供了一种简单、轻量级的发布/订阅消息协议，使其易于在设备上实现并易于集成到大型系统中。

mqtt 通过使用代理来工作。代理位于物联网设备和使用设备数据的任何应用程序之间。在 mqtt 世界中，设备和应用程序都被视为“客户端”。

如果设备需要向世界发送数据，它就像 mqtt 客户端一样，创建与代理的连接，并将其数据发布到给定主题。 mqtt 主题是代理如何路由数据的方式。当应用程序想要从给定设备接收数据时，它会创建与代理的连接，然后订阅给定设备发布的主题。

为了进行演示，我将展示一个用于发布到 mqtt 代理的简单 go 应用程序。这只是模拟从物联网设备发送消息。 _（请注意，此 go 应用程序将在支持 golang 的嵌入式设备（例如 raspberry pi）上正常运行）_

要运行此示例，您需要查看我之前的文章，基本的 mqtt docker 部署，其中包括一个用于运行 mqtt 代理的 dockerfile。

package main

import (
    "fmt"
    "math/rand"
    "time"

    mqtt "github.com/eclipse/paho.mqtt.golang"
)

const (
    broker   = "tcp://localhost:1883"
    clientid = "go-mqtt-client"
    topic    = "iot-messages"
)

var connecthandler mqtt.onconnecthandler = func(client mqtt.client) {
    fmt.println("connected to mqtt broker")
}

var connectlosthandler mqtt.connectionlosthandler = func(client mqtt.client, err error) {
    fmt.printf("connection lost: %v", err)
}

func main() {
    opts := mqtt.newclientoptions()
    opts.addbroker(broker)
    opts.setclientid(clientid)
    opts.onconnect = connecthandler
    opts.onconnectionlost = connectlosthandler

    client := mqtt.newclient(opts)
    if token := client.connect(); token.wait() && token.error() != nil {
        panic(token.error())
    }

    for {
        message := generaterandommessage()
        token := client.publish(topic, 0, false, message)
        token.wait()
        fmt.printf("published message: %sn", message)
        time.sleep(1 * time.second)
    }
}

func generaterandommessage() string {
    messages := []string{
        "hello, world!",
        "greetings from go!",
        "mqtt is awesome!",
        "random message incoming!",
        "go is fun!",
    }
    return messages[rand.intn(len(messages))]
}

func init() {
    rand.new(rand.newsource(time.now().unixnano()))
}

没什么大不了的，尽管我们可以让它对失败更加稳健。

应用程序创建一个新连接，指定代理 url 和代理将用来识别它的客户端 id。

请注意，发布消息非常简单，只需指定主题、qos、保留标志和消息本身即可。
消息可以是字符串、字节数组或缓冲区。对于qos，我们将其设置为0，这意味着“最多一次”，即不保证传送。

保留标志告诉代理是否将最后一条消息存储到给定主题。如果消息被“保留”，当新客户端订阅给定主题时，最新保留的消息将立即发送给它。在此示例中，我们没有使用该功能。

请注意，此发布者应用程序的源代码可以在此页面底部的链接中找到。

现在让我们看看订阅者端。

package main

import (
    "context"
    "fmt"
    mqtt "github.com/eclipse/paho.mqtt.golang"
    "os"
    "os/signal"
    "sync"
    "syscall"
)

const (
    broker   = "tcp://localhost:1883"
    clientID = "go-mqtt-subscriber"
    topic    = "iot-messages"
)

var mqttMsgChan = make(chan mqtt.Message)

var messagePubHandler mqtt.MessageHandler = func(client mqtt.Client, msg mqtt.Message) {
    mqttMsgChan <- msg
}

func processMsg(ctx context.Context, input <-chan mqtt.Message) chan mqtt.Message {
    out := make(chan mqtt.Message)
    go func() {
        defer close(out)
        for {
            select {
            case msg, ok := <-input:
                if !ok {
                    return
                }
                fmt.Printf("Received message: %s from topic: %sn", msg.Payload(), msg.Topic())
                out <- msg
            case <-ctx.Done():
                return
            }
        }
    }()
    return out
}

var connectHandler mqtt.OnConnectHandler = func(client mqtt.Client) {
    fmt.Println("Connected to MQTT Broker")
}

var connectLostHandler mqtt.ConnectionLostHandler = func(client mqtt.Client, err error) {
    fmt.Printf("Connection lost: %v", err)
}

func main() {
    opts := mqtt.NewClientOptions()
    opts.AddBroker(broker)
    opts.SetClientID(clientID)
    opts.SetDefaultPublishHandler(messagePubHandler)
    opts.OnConnect = connectHandler
    opts.OnConnectionLost = connectLostHandler

    client := mqtt.NewClient(opts)
    if token := client.Connect(); token.Wait() && token.Error() != nil {
        panic(token.Error())
    }

    ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background())
    var wg sync.WaitGroup
    wg.Add(1)
    go func() {
        defer wg.Done()
        finalChan := processMsg(ctx, mqttMsgChan)
        for range finalChan {
            // just consuming these for now
        }
    }()

    // Subscribe to the topic
    token := client.Subscribe(topic, 1, nil)
    token.Wait()
    fmt.Printf("Subscribed to topic: %sn", topic)

    // Wait for interrupt signal to gracefully shutdown the subscriber
    sigChan := make(chan os.Signal, 1)
    signal.Notify(sigChan, os.Interrupt, syscall.SIGTERM)
    <-sigChan

    // Cancel the context to signal the goroutine to stop
    cancel()

    // Unsubscribe and disconnect
    fmt.Println("Unsubscribing and disconnecting...")
    client.Unsubscribe(topic)
    client.Disconnect(250)

    // Wait for the goroutine to finish
    wg.Wait()
    fmt.Println("Goroutine terminated, exiting...")
}

与发布端类似，应用程序使用代理 url 及其客户端 id 设置客户端。我们设置一个默认处理程序来处理传入的消息；但应用程序订阅的每个主题可能都有不同的主题。

您可以看到此示例包含一些同步来处理终止程序。

还有一个处理消息的管道。虽然对于本例来说不是必需的；当处理大量消息时它会派上用场。

就是这样。从我之前的文章中启动 mqtt 代理或使用另一个代理。您可以在这里找到一个免费的测试经纪人。

在不同的终端中启动发布者和订阅者。您应该会在订阅者控制台中看到收到的消息。

您可以在这里找到发布者代码和订阅者代码

你觉得怎么样？您将如何使出版商变得更加强大？同步和管道可以简化吗？请在下面的评论中告诉我您的想法。